一种头戴式虚拟现实显示的硬件设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种头戴式虚拟现实显示的硬件设备，包括外壳，外壳后设有后盖，使得外壳和后盖形成密闭的空间，所述外壳的后部设置有两块显示屏，所述后盖上设有与显示屏相连的驱动电路，所述外壳的前端设有两块凸透镜，两块凸透镜的位置分别与所述两块显示屏的位置相互对应，使得左、右眼分别通过两块凸透镜能够看到两个显示屏上显示的图像相互重叠；所述后盖上还设有头部运动传感器电路。本实用新型能够尽量减少硬件成本，使设备轻巧且虚拟现实的效果更好。
【专利说明】一种头戴式虚拟现实显示的硬件设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及虚拟显示【技术领域】，特别是涉及一种头戴式虚拟现实显示的硬件设备。
【背景技术】
[0002]目前，拥有依靠人体的左右眼不同显示的方法以达到全景浸入式3D视觉效果的头戴式虚拟现实显示设备比较少，且相关设备普遍存在使用不方便、效果不佳等情况，难以达到虚拟现实系统的要求，其相关设备价格也比较昂贵且局限性很大。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种头戴式虚拟现实显示的硬件设备，能够尽量减少硬件成本，使设备轻巧且虚拟现实的效果更好。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种头戴式虚拟现实显示的硬件设备，包括外壳，外壳后设有后盖，使得外壳和后盖形成密闭的空间，所述外壳的后部设置有两块显示屏，所述后盖上设有与显示屏相连的驱动电路，所述外壳的前端设有两块凸透镜，两块凸透镜的位置分别与所述两块显示屏的位置相互对应，使得左、右眼分别通过两块凸透镜能够看到两个显示屏上显示的图像相互重叠；所述后盖上还设有头部运动传感器电路。
[0005]所述头部运动传感器电路的输出端与外部的计算机相连，所述外部的计算机将图像传输给驱动电路。
[0006]所述两块显示屏的大小相等；所述两块凸透镜的焦距相同。
[0007]所述头部运动传感器电路包括加速器传感器、陀螺仪和地磁传感器。
[0008]有益效果
[0009]由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:本实用新型减小了虚拟现实头盔的尺寸，方便携带且减小了成本，并且提高了 3D显示效果，使虚拟场景更真实，同时减轻了虚拟现实头盔的重量，佩戴更加舒适。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的结构示意图；
[0011]图2是本实用新型中显示屏、透镜和人眼的空间关系图；
[0012]图3是本实用新型中硬件电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0014]本实用新型的实施方式涉及一种头戴式虚拟现实显示的硬件设备，如图1所示，包括外壳11，外壳11后设有后盖7，使得外壳11和后盖7形成密闭的空间，从而使得其内部没有光线，所述外壳11的后部设置有两块显示屏5和6，所述后盖7上设有与显示屏相连的驱动电路8，所述外壳11的前端设有两块凸透镜3和4，两块凸透镜的位置分别与所述两块显示屏的位置相互对应，使得左、右眼分别通过两块凸透镜能够看到两个显示屏上显示的图像相互重叠；所述后盖上还设有头部运动传感器电路。
[0015]对于正常人的人眼来讲，最方便、最习惯的工作距离为25厘米左右，这时人眼的调节功能不太紧张，可以长时间观察而不易疲劳。但是25厘米对于本虚拟现实头盔来说，距离太长，为了缩短人眼与显示屏的距离，利用光学原理在人眼与屏幕之间放一块凸透镜。在图2中，人眼I和2透过凸透镜3和4可看到显示屏5和6。假设人的左眼1，由光学原理可知，由于凸透镜3的作用，在人眼正常焦距下，人眼与显示屏的距离减小很多。左显示屏5囊括了是左眼I透过凸透镜3的整个视场范围，所以左显示屏5可显示左眼I看到的图像，右显示屏6可显示右眼2看到的图像，通过模拟左右眼看到的客观世界图像的差异，使得佩戴者有了 3D视觉效果。为了使3D视觉效果更佳，所述两块显示屏的大小相等；所述两块凸透镜的焦距相同。
[0016]如图3所示，显示屏的驱动电路8和头部运动传感器电路9固定在虚拟现实头盔的后盖7上，显示屏的驱动电路8和头部运动传感器电路9由一根数据线10相连并连接到PC机终端。显示屏的驱动电路模块8由液晶驱动芯片RTD2660H和外围电路组成，主要功能是驱动显示屏显示实时从电脑传输过来的图像，显示屏的驱动电路8与显示屏5和6相连；头部运动传感器电路9由主ARM芯片STM32F103C8T6、地磁传感器芯片HMC5883L、6轴传感器芯片(包括3轴陀螺仪、3轴加速器)MPU-6050及其外围电路组成，其中，主ARM芯片实时采集地磁传感器和6轴传感器产生的头部运动角度值，经过处理(例如放大、去噪等)后由数据线10传递给PC机终端，PC机根据传输来的数据实时改变图像并将其传输给显示屏的驱动电路模块8去驱动显示屏输出图像。其中，PC机根据传感器数据改变图像已经比较成熟，如日本任天堂公司的WII游戏机控制器技术，本申请不涉及此处的改进，在此不再赘述。
[0017]本实用新型在虚拟现实装置的屏幕前，对应左右眼分别安装一个凸透镜，这样做的好处在于首先由光学理论可知其在人眼聚焦的范围内缩短了人眼与显示屏幕的距离；再者由于凸透镜的放大作用，人的视场范围缩小即相当于屏幕变大，屏幕的尺寸就可以减小。人眼与屏幕的距离变小和屏幕尺寸变小这两个改变使头盔的尺寸变小。为了使头盔有全景浸入式效果，在硬件上加入了加速度、陀螺仪和地磁三种传感器来跟踪头部的旋转、俯仰和左右摇摆，从而使得图像根据头部变化而变化，显示效果增强。为了减小头盔硬件电路的重量，所有的要显示的图像的处理都在PC机完成，头盔内的电路只包含显示屏幕的驱动电路和传感器电路两部分。传感器电路的作用是将头部的角度值传给PC机，PC机端实时处理并将图像传输到显示驱动电路实现图像的显示。这样很好的减轻了头盔的重量，头盔只有一根数据线与PC机相连。
【权利要求】
1.一种头戴式虚拟现实显示的硬件设备，包括外壳(11)，所述外壳(11)后设有后盖(7)，使得外壳(11)和后盖(7)形成密闭的空间，所述外壳(11)的后部设置有两块显示屏(5、6)，所述后盖(7)上设有与显示屏(5、6)相连的驱动电路(8)，其特征在于，所述外壳(11)的前端设有两块凸透镜(3、4)，两块凸透镜(3、4)的位置分别与所述两块显示屏(5、6)的位置相互对应，使得左、右眼分别通过两块凸透镜(3、4)能够看到两个显示屏(5、6)上显示的图像相互重叠；所述后盖(7)上还设有头部运动传感器电路(9)。
2.根据权利要求1所述的头戴式虚拟现实显示的硬件设备，其特征在于，所述头部运动传感器电路(9)的输出端与外部的计算机相连，所述外部的计算机将图像传输给驱动电路⑶。
3.根据权利要求1所述的头戴式虚拟现实显示的硬件设备，其特征在于，所述两块显示屏的大小相等；所述两块凸透镜的焦距相同。
4.根据权利要求1所述的头戴式虚拟现实显示的硬件设备，其特征在于，所述头部运动传感器电路(9)包括加速器传感器、陀螺仪和地磁传感器。
【文档编号】G02B27/01GK204178050SQ201420490683
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】郑华科, 赵鹏, 曹伟东, 龙恺, 沈冰, 龚涛 申请人:东华大学